不鏽鋼基礎知識簡介

2021-03-04 09:56:12 字數 4636 閱讀 6943

合金鋼( alloy steel): 鋼裡除鐵、碳外,加入其他的元素,就叫合金鋼。 在普通碳素鋼基礎上新增適量的一種或多種合金元素而構成的鐵碳合金。

根據新增元素的不同,並採取適當的加工工藝,可獲得高強度、高韌性、耐磨、耐腐蝕、耐低溫、耐高溫、無磁性等特殊效能。

不鏽鋼(stainless steel):指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼,又稱不鏽耐酸鋼。實際應用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不鏽鋼,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。

由於兩者在化學成分上的差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不鏽性。不鏽鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。

黑色金屬:乃工業上對鐵、鉻和錳的統稱。亦包括這三種金屬的合金,尤其是合金鋼及鋼鐵。

與黑色金屬相對的是有色金屬。事實上純淨的鐵及鉻是銀白色的,而錳是銀灰色。由於鋼鐵表面通常覆蓋一層黑色的四氧化三鐵,而錳及鉻主要應用於冶煉黑色的合金鋼。

所以才會被「錯誤分類」為黑色金屬。黑色金屬的分類也有其意義,因為這三種金屬都是冶煉鋼鐵的主要原料,而鋼鐵在國民經濟中占有極其重要的地位,亦是衡量一國家國力的重要標誌。黑色金屬的產量約佔世界金屬總產量的95%。

有色金屬non-ferrous metal:狹義的有色金屬又稱非鐵金屬,是鐵、錳、鉻以外的所有金屬的統稱。廣義的有色金屬還包括有色合金。

有色合金是以一種有色金屬為基體(通常大於50%),加入一種或幾種其他元素而構成的合金。有色金屬是指鐵、鉻、錳三種金屬以外所有的金屬。中國在2023年,將鐵、鉻、錳列入黑色金屬;並將鐵、鉻、錳以外的64種金屬列入有色金屬。

這64種有色金屬包括:鋁、鎂、鉀、鈉、鈣、鍶、鋇、銅、鉛、鋅、錫、鈷、鎳、銻、汞、鎘、鉍、金、銀、鉑、釕、銠、鈀、鋨、銥、鈹、鋰、銣、銫、鈦、鋯、鉿、釩、鈮、鉭、鎢、鉬、鎵、銦、鉈、鍺、錸、鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鎦、鈧、釔、矽、硼、硒、碲、砷、釷。

奧氏體不鏽鋼:是指在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含cr約18%、ni 8%~10%、c約0.

1%時,具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18cr-8ni鋼和在此基礎上增加cr、ni含量並加入mo、cu、si、nb、ti等元素發展起來的高cr-ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性,但強度較低,不可能通過相變使之強化,僅能通過冷加工進行強化,如加入s,ca,se,te等元素,則具有良好的易切削性。

奧氏體不鏽鋼國標對比

0cr18ni9

0cr18ni9作為不鏽鋼耐熱鋼使用最廣泛,用於食品用裝置,一般化工裝置,原子能用工業裝置。通俗的講0cr18ni9就是304不鏽鋼板,0cr18ni9ti就是321,乙個是國標,乙個是美標。321是因為原來冶煉技術不好,無法降低碳含量才研製的,現在因冶煉技術的提高,超低碳鋼冶煉已經很平常,所以321有被淘汰的趨勢。

目前321的產量已經很少了。只有一些軍工還在使用。0cr18ni9鋼(aisi304)是奧氏體不鏽鋼,是在最初發明的18-8型奧氏體不鏽鋼的基礎上發展演變的鋼種,該鋼是不鏽鋼的主體鋼種,其產量約佔不鏽鋼總產量曲30%以上。

由於此鋼具有奧氏體結構,它不可能通過熱處理手段予以強化,只能採用冷變形方式達到提高強度的目的。鋼的奧氏體結構賦予了它的良好冷、熱加工效能、無磁性和好的低溫效能。0cr18ni9鋼薄截面尺寸的焊接件具有足夠的耐晶間腐蝕能力,在氧化性酸(hno3)中具有優良的耐蝕性,在鹼溶液和大部分有機酸和無機酸中以及大氣、水、蒸汽中耐蝕性亦佳。

0cr18ni9鋼的良好效能,使其成為應用量最大、使用範圍最廣的不鏽鋼牌號,此鋼適於製造深衝成型的部件以及輸送腐蝕介質管道、容器,結構件等,0cr18ni9亦可用子製造無磁、低溫裝置和部件。 0cr19ni10(aisi304l)是在0cr18ni9基礎上,通過降低碳和稍許提高含鎳量的超低碳型奧氏體不鏽鋼。此鋼是為了解決因cr23c6析出致使0cr18ni9鋼在一些條件下存在嚴重的晶間腐蝕傾向而發展的。

在開發初期,因冶金生產降碳較難,一度曾防礙了它的廣泛應用,在20世紀70年代新的二次精煉方法aod和vod工藝成功用於生產後,此鋼才真正得到廣泛應用。與0cr18ni9比較,此鋼強度稍低,但其敏化態耐晶間腐蝕能力顯著優於0cr18ni9。除強度外,此鋼的其他效能同於0cr18ni9。

它主要用於需焊接且焊後又不能進行面溶處理的耐蝕裝置和部件。上述兩個鋼種,在易產生應力腐蝕環境和產生點蝕和縫隙腐蝕的條件下,在選用時應慎重。

特性具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械效能,沖壓彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現象,無磁性。

用途家庭用品、櫥櫃、室內管線、熱水器、鍋爐、浴缸、汽車配件、醫療器具、建材、化學、食品工業、農業、船舶部件。

化學成份碳 c :≤0.07 矽 si:

≤1.00 錳 mn:≤2.

00  硫 s :≤0.030 磷 p :

≤0.035 鉻 cr:17.

00~19.00 鎳 ni:8.

00~11.00[2]

力學效能抗拉強度 σb (mpa):≥520 條件屈服強度 σ0.2 (mpa):≥205

伸長率 δ5 (%):≥40 斷面收縮率 ψ (%):≥60

硬度 :≤187hbs;≤90hrc;≤200hv[3]

熱處理工藝

熱處理規範:固溶1010~1150℃快冷。金相組織:

組織特徵為奧氏體型。由於含有較高的鎳且在室溫下呈奧氏體單相組織,所以它與cr13不鏽鋼相比具有高的耐蝕性,在低溫、室溫及高溫下均有較高的塑歸和韌性,以及較好的冷作成型和焊接性。但室溫下的強度較低,晶間腐蝕及應力腐蝕傾向較大,切削加工性較差。

奧氏體在加熱時無相變,因此不能通過熱處理強化。只能以提高鋼的耐腐蝕性能進行熱處理:

1)固溶處理;其目的是使碳化物充分溶解並在常溫下保留在奧氏體中,從而在常溫下獲單相奧氏體組織,使鋼具有最高的耐腐蝕性能。固溶處理的加熱溫度一般均較高,在1050-1100c之間,並按含碳量的高低作適當調整。由於18-8不鏽鋼導熱性很差,不僅要通過預熱後再進行淬火加熱,而且在固溶處理(淬火加熱)時的保溫時間要長。

固溶處理時,要特別注意防止增碳。因為增碳將會增加18-8鋼的晶間腐蝕傾向。冷卻介質,一般採用清水。

固溶處理後的組織一般是單相奧氏體,但對含有鈦、鈮、鉬的不鏽鋼,尤其當是鑄件時,還含有少量的鐵素體。固溶處理後的硬度一般在135hbs左右。2)除應力退火;為了消除冷加工後的殘餘應力,處理在較低的溫度下進行。

一般加熱至250-425c,經常採用的是300-350c。對於不含鈦或鈮的鋼不應超過450c,以免析出碳化鉻而引起晶間腐蝕。 為了消除焊接後的殘餘應力,消除鋼對應力腐蝕的敏感性,處理一般在較高的溫度下進行。

加熱溫度一般不低於850c。冷卻方式,對於含有鈦或鈮的鋼可直接在空氣中冷卻;對於不含有鈦或鈮的鋼應水冷至500c以後再在空氣中冷卻。 3)穩定化處理;為了防止鈦和鈮的奧氏體不鏽鋼在焊接或固溶處理時,由於tic和nbc減少而引起耐晶間腐蝕效能降低,需將這種不鏽鋼加熱到一定溫度後 (該溫度使鉻的碳化物完全溶於奧氏體,而tic和nbc只部分溶解)再緩冷。

在冷卻過程中,使鋼中的碳充分地與鈦和鈮化合,析出穩定的tic和nbc,而不析出鉻的碳化物,從而消除18-8奧氏體不鏽鋼的晶間腐蝕傾向,這種處理過程稱之為穩定化處理。

交貨狀態一般以熱處理狀態交貨,其熱處理種類在合同中註明;未註明者,按不熱處理狀態交貨。0cr18ni9ti含有抵抗晶間腐蝕的鈦,0cr18ni9沒有。

1cr18ni9ti

不鏽鋼1cr18ni9ti就是普通的不鏽鋼。1cr18ni9ti是1碳18鉻9鎳部分鈦,1、18、9分別代表各成分含量。是中國的不鏽鋼材料牌號。

通俗的講0cr18ni9就是321不鏽鋼板

化學成份碳c :≤0.12 矽 si:

≤1.00錳 mn:≤2.

00 硫 s :≤0.030 磷 p :

≤0.035 鉻 cr:17.

00~19.00

鎳 ni:8.00~11.00 鈦 ti:5(c%-0.02)~0.80[2]]

機械效能

抗拉強度σb(mn/m2) >=550 屈服強度σs(mn/m2) >=200 伸長率δ5(%)〉=40

收縮率ψ(%)〉=55  硬度 :≤187hb;≤90hrb;≤200hv

我國的1cr18ni9ti相當於美國aisi321,0cr18ni9相當於aisi304,1cr18ni9相當於302,0cr17ni12mo2相當於aisi316 如果用於700℃的高溫,1cr18ni9ti 應該是可以勝任的,因為它既是奧氏體不鏽鋼,又是應用很廣泛的奧氏體熱強鋼,不過最好不要超過750℃,其熱處理為固溶處理,即加熱至1000℃以上,保溫一定時間後水淬,再採用高於使用溫度60~100℃做時效。

與0cr18ni9的區別兩者的含碳量不一樣,1cr18ni9ti高。鉻、鎳的含量一樣,分別是18%和9%。 這樣的話,由於0cr18ni9含碳量低,強度較1cr18ni9ti低,耐腐蝕性比1cr18ni9ti好。

但是由於1cr18ni9ti含有抗晶界腐蝕的鈦,因此可以通過熱處理提高它的抗晶界腐蝕能力。 常溫常態下可以代用。

注意其他元素對不鏽鋼效能的影響

鉻在不鏽鋼中的決定作用:決定不鏽鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻,每種不鏽鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不鏽鋼。

鉻之所以成為決定不鏽鋼效能的主要元素,根本的原因是向鋼中新增鉻作為合金元素以後,促使其內部的矛盾運動向有利於抵抗腐蝕破壞的方面發展。這種變化可以從以下方面得到說明:

①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高

②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化,鈍化是由於陽極反應被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現象。構成金屬與合金鈍化的理論很多,主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。

1-2. 碳在不鏽鋼中的兩重性

不鏽鋼基礎知識

目錄第一章不鏽鋼發展簡史 1 第二章不鏽鋼的概念 2 第三章不鏽鋼的分類及特點 3 3.1 不鏽鋼的分類 3 3.2 各類不鏽鋼簡介 4 第四章不鏽鋼成分中合金元素的作用 5 第五章不鏽鋼的一般物理性質 5 5.1 熱傳導 5 5.2 線膨脹 5 5.3 不鏽鋼的電阻 5 5.4 不鏽鋼的磁性 6 ...

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